Контрольная работа по дисциплине Основы горного дела

Контрольная работа по дисциплине Основы горного дела
скачать (46.2 kb.)

Доступные файлы (1):

n1.docx

47kb.

23.01.2013 19:19

скачать

Загрузка...

n1.docx

Реклама MarketGid:

Загрузка...

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

.Кузбасский государственный технический университет.

Кафедра «Разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом».

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине «Основы горного дела».
на тему: «Применение современных материалов для изготовления крепи горных выработок».

Кемерово 2011г.

Содержание.

I.Теоретическая часть________________________________________

II.Задача____________________________________________________

Литература________________________________________________

Теоретическая часть: «Применение современных материалов для изготовления крепи горных выработок».

Проблемы безопасного производства и системной деятельности предприятий, особенно в горной промышленности, в настоящее время приобретают все большую актуальность и остроту во всех странах мира. Решение вопросов безопасности работ на горных предприятиях, прежде всего подземных, неразрывно связано с внедрением новых технологий по снижению проявлений горного давления и крепления подземных выработок и очистного пространства. К этим технологиям в первую очередь необходимо отнести:

крепление горных выработок анкерной крепью с применением современных полимерных технологий, в т.ч. анкерами глубокого заложения с полным заполнением шпуров органоминеральными смолами;
упрочнение и уплотнение горного массива нагнетанием полимерных смол;
предотвращение вывалов и отжимов горных пород за счет нагнетания полимерных составов;
заполнение куполов и пустот тампонажем вспенивающимися составами;
изоляция горного массива от выветривания, окисления, разрушения, самовозгорания путем набрызга специальных латексно-цементных составов;
аэроизоляция и тампонаж горных выработок за счет возведения вентиляционных и взрывоустойчивых перемычек специальными химическими и пенными цементными составами;
гидроизоляция выработок нагнетанием быстрореагирующих смол в горный массив при водопритоке любой мощности.(1)

Проектирование крепи тоннелей и вертикальных стволов включает определение характера проявления горного давления, прогноз смещения контура пород и расчет нагрузок, выбор типа крепи и ее расчет, обоснование и определение технологических параметров ее производства и возведения. В настоящее время используются собственные современные программные комплексы для расчетов крепи, основанные на методе конечных элементов. Научно обоснованный расчет параметров крепления тоннелей и шахтных стволов позволяет добиваться рационального распределения крепи по всей протяженности, значительно снизить стоимость крепления в целом и обеспечить необходимую надежность и долговечность. Для крепления выработок применяются современные материалы – СПА (стальполимерные анкеры), вместо традиционного торкретбетона – покрытие ТЕКФЛЕКС.

Проведение сопряжений стволов с околоствольными выработками характеризуются небольшими объемами (по сравнению с объемами стволов). Вследствие технологических особенностей трудозатраты на 1 м3 готовой выработки в 8-10 раз больше, чем при проходке ствола.Для крепления сопряжений со стволом взамен железобетонов целесообразно применять фибробетоны или торкрет-фибробетоны. Упрочнение пород и создание водонепроницаемой завесы при проходке тоннелей и вертикальных стволов в условиях значительного водопритока возможно выполнить с помощью технологии предварительного инъецирования полимерными смолами или микроцементами.(2)

В настоящее время анкерное крепление является доминирующим креплением горных выработок на шахтах Кузбасса, и в целом по угольной промышленности России и во многих государствах с развитой угольной отраслью. На большинстве шахт Кузбасса годовые объемы крепления горных выработок анкерным креплением достигает 60-70% от общего объема проведения горных выработок.

Элементы анкерного крепления и сами анкеры постоянно совершенствуются. Вместо клиновых (распорного типа) анкеров в настоящее время почти 100% составляют сталеполимерные. Вместо анкерных стержней диаметром 20мм все шире применяются стержни диаметром 16 мм., что снижает трудоемкость бурения шпуров, и за счет этого снижается трудоемкость установления анкерного крепления.

Все чаще, вместо верхняков из спецпрофиля и швеллера, .применяются облегченные верхняки из листовой стали 2-3мм ( штрипсы), размеры которых при ширине 300мм достигают в длину 3000- 4000мм. За счет штампованных при помощи вальцового пресса ребер жесткости в целом они имеют достаточные прочностные параметры. Применение таких специальных верхняков - штрипсов также снижает металлоемкость и стоимость анкерного крепления. Применение данного вида крепления позволило отказаться от применения в шахтах древесины, что снизило пожароопасность горных выработок и сократило затраты на ремонт и поддержание выработок.

Развитие и внедрение анкерного крепления можно разделить на следующие этапы:

- первый – развитие анкеров клинового типа (распорных или фрикционных);

- второй этап- развитие сталеполимерных анкеров (металлический стержень, закрепленный в шпуре при помощи химических смол);
- третий этап – интенсивное развитие и внедрение гибких канатных анкеров, анкеров глубокого заложения. Глубина их установки 3-7 и более метров. Имеют очень обширную сферу применения;

- следующим, четвертым этапом, скорее всего, будет замена металлических элементов крепи на стеклопластиковые или изготовленные из других искусственных материалов, возможно с применением нанотехнолгий.

Самой распространенной крепью в подготовительных выработках КНР является комбинированная анкер- набрызгбетонная крепь, которая в свою очередь никогда (или в очень незначительных количествах)не применялась на шахтах Кузбасса и России в целом.

Анкеры, закрепляются с помощью вяжущего и отвердителя. В качестве вяжущего применяют цемент, а в качестве отвердителя – водный раствор жидкого стекла. Вяжущие и отвердитель помещают в полиэтиленовые ампулы, которые имеют два отделения. Все в большем объеме применяют синтетические смолы.

На анкеры навешивается металлическая сетка или решетка. Набрызг – бетон наносится на поверхность выработки с отставанием на 10-15 суток от возведения анкерной крепи, т.е. после интенсивного смещения контура выработки. Толщина набрызг – бетона составляет 50-80 мм. Для нанесения набрызг – бетона используются пневмобетономашины «сухого» набрызгбетонирования.
Для крепления выработок в сложных горно – геологических условиях применяют инъекционное упрочнение массива цементными растворами. Нагнетание раствора производится через скважины, пробуренные между анкерами или с помощью анкер – инъекторов. Анкер – инъектор представляет из себя перфорированную трубу, закрепленную при помощи ампул с вяжущим и отвердителем. Затем через 15-30 суток после проведения выработки, т.е. после образования вокруг нее зоны трещиноватости, производится нагнетание цементного раствора. Перед нагнетанием цементного раствора на поверхность выработки наносят набрызгбетонное изолирующее покрытие толщиной 50мм.

Используются и крепи из стеклопластиков и других полимерных материалов.

Прочность стеклопластиковой затяжки равна прочности железобетонной, а масса и толщина в 5-6 раз меньше.

Внедрение новых технологий для крепления выработок неразрывно связано с вопросами безопасности. К ним относятся:
- крепление горных выработок анкерной крепью с применением современных полимерных технологий, в т.ч анкерами глубокого заложения с полным заполнением шпуров органоминеральными смесями;

- упрочнение и уплотнение горного массива нагнетанием полимерных смол;

- предотвращение вывалов и отжимов горных пород за счет нагнетания полимерных составов;

- заполнение куполов и пустот тампонажем вспенивающим составом;

- гидроизоляция выработок нагнетанием быстрореагирующих смол в горный массив при водопритоке любой мощности;
Для упрочнения нарушенных или неустойчивых зон в массиве горных пород применяют органоминеральные смолы «Геофлекс» и полиуретановые «Беведол»/»Беведан».

Для изоляции поверхности воздухоподающих выработок по пластам, склонным к самовозгоранию применяется обработка поверхности угля при проведении выработок набрызг – полимерным покрытием «Тефлекс».

Для борьбы с водопритоком в горные выработки, для гидроизоляции выработок ( в том числе и при проведении) применяют смолу «Бифедан ВФА/»Бефедан». Нагнетание смолы производится через шпуры.
Для заполнения закрепных пустот и куполов в горных выработках применяется технология быстрого заполнения пустот вспенивающейся смолой «Карбофил». Кратность вспенивая 30-35.
Для герметизации перемычек, ликвидации подсосов воздуха обработка герметиком«Тефлекс». Для набрызг- полимерного покрытия «Тефлекс» толщиной 4-6 мм заменяет решетчатую затяжку и набрызг – бетон. Может применяться вместе со сталиполимерными анкерами.(3)

II. Задача

Необходимо определить параметры БВР для проведения квершлага площадью поперечного сечения в проходке Sпр=21,3 мІ в породе с коэффициентом крепости f =10.

1.Определение удельного расхода ВВ. По таблице 10 определяем что работоспособность ВВ при f=10должна быть от 300 до 400 смі .

Из табл. 11 выбираем ВВ с подходящей работоспособностью-

аммонит 6ЖВ (360-380 см 3) (Рx=370)

Определяем коэффициент работоспособности применяемого ВВ.

е =380/Рx

где 380-работоспособность стандартного ВВ, Рx-работоспособность применяемого ВВ см 3.

е=380/370=1,027

Коэффициент породы составит:

? = 6,5/?Sпр

где Sпр-- площадь поперечного сечения в проходке

? =6,5/?21,3 =1,41

Удельный вес составит:

q=0,1ff ` ?e

где q- удельный расход ВВ кг/м 3, f- коэффициент крепости породы по шкале М.М. Протодьяконова, f `- коэффициент структуры породы,

?- коэффициент зажима породы, е - коэффициент работоспособности применяемого ВВ. Значение f ` принимают в зависимости от свойства и структуры пород, их залегания и трещиноватости. В данной работе принимаем 1,1-1,3.

q = 0,1*10*1,15*1,41*1,027 =1,67кг/мі

2.Определяем количество шпуров. Расчётное количество шпуров N в забое определяем по фоpмуле:

N=1,27qSпр?/dІkз?

где ?- коэффициент использования шпуров, принимаем = 0,88; d-диаметр патрона ВВ, принимаем = 0,036 м ; kз – коэффициент заполнения шпура, принимаем =0,7;? – плотность ВВ в заряде, принимаем = 1110 кг/мі ; площадь сечения в проходке, согласно заданию Sпр =21,3 м І.

Расчётное число шпуров округляют до целого числа в большую сторону. Это и будет окончательное число шпуров.

N=1,27*1,67*21,3*0,88/0,036І*0,7*1110=37,1

Округляем расчетное число до 38. Это и будет конечное число шпуров.

3.Распределение шпуров по группам. В данной задаче рассматриваем вертикальный клиновой вруб. Количество врубовых шпуров должно быть чётным.

Для оптимального распределения шпуров необходимо определить :

-количество врубовых шпуров Nвр

-количество отбойных шпуров Nот

-количество окантуривающих шпуров Nок

Nвр=6; Nот=13; Nок=19

4.Определение глубины шпуров и величины заходки. Глубина шпуров принята на основе практических данных. По табл.12, для выработки с Sпр =21,3 м І, в породе с коэффициентом крепости =10 принимаем, что глубина шпуров Lш=2,2м, а ?-коэффициент использования шпуров =0,88.

Lзах=Lш ?

Lзах= 2,2*0,88=1,9 м
5.Определение предварительной массы заряда. Определяем по формуле

Qп=qLшSпр

Qп=1,67*2,2*21,3=78,26 кг

6. Определение скорректированной массы заряда.

Вначале определим среднюю массу заряда в шпуре:

qср =Qп /N

qср=78,26 / 38=2,06кг

Теперь определим массу заряда в разных шпурах:

qвр = 1,2qср qот = qср qок =0,85qср
qвр = 1,2*2,06=2,47 qот =2,06 qок =0,85*2,06=1,75

Число патронов в шпурах определим по формулам:

nвр=qвр/qп nот=qот/qп nок=qок/qп

где qп-масса патрона применяемого ВВ в кг.

Для шахт опасных по газу и пыли патроны предохранительных ВВ выпускают:

а)массой qп=0,2кг, длиной Lп=0,18м и диаметром 36 мм.

nвр=2,47/0,2=12,35 nот=2,06/0,2=10,3 nок=1,75/0,2=8,75

nвр=13 nот=11 nок=9

в)массой qп=0,3кг, длиной Lп=0,25м и диаметром 36 мм.

nвр=2,47/0,3=8,2 nот=2,06/0,3=6,8 nок=1,75/0,3=5,8

Округляем до целого и получаем:

nвр=9 nот=7 nок=6

Скорректированная масса заряда это Q такое количество ВВ, которое будет непосредственно размещено в шпурах и вычисляется по формуле: Q=qп(Nврnвр+Nотnот+Nокnок)
Q=0,2( 6*13+13*11+19*9)=78,4
Q=0,3(6*9+13*7+19*6)=77,7

7. Изображение сечения горной выработки в проходке и конструирование схемы расположения шпуров.

Литература.

1.Горнопромышленный портал России/ электронный ресурс: http://miningexpo.ru/articles/333

2.Шахтпроект/электронный ресурс:

http://www.shaftproject.ru/ technologies/innovacionnye_razrabotki/index.htm

3.УКК/электронный ресурс: http://ukkbel.ru/content/articles/index.php?ELEMENT_ID=1936

Скачать файл (46.2 kb.)

Контрольная работа по дисциплине Основы горного дела - файл n1.docx

Доступные файлы (1):

n1.docx